CN113839476A - 电机、压缩机和制冷设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电机、压缩机和制冷设备，其中，电机包括：定子，具有定子轭部和沿定子轭部周向间隔设置的12个定子齿部，相邻两个定子齿部之间限定出一定子槽；每一定子齿部具有朝向电机中心设置的弧端面，以及，转子，具有8个铁氧永磁体；其中，每一定子槽具有朝向转子的槽口，每一槽口的宽度为第一宽度，各第一宽度之和与各定子齿部的弧端面所在圆的周长之比不小于0.14，且不大于0.2。本发明技术方案可降低制冷设备中的电机噪声。

Description

电机、压缩机和制冷设备

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种电机、压缩机和制冷设备。

背景技术

目前对于冰箱、冰柜等制冷设备需要采用压缩机来实现其制冷功能，随着市场对于制冷设备能效等级要求的提升，设备中的压缩机类型需要从定速压缩机转为变频压缩机，而现有压缩机中的电机在变频控制下会产生较大的噪音，十分影响用户的使用体验感。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种电机，旨在解决制冷设备中电机噪声过大的问题。

为实现上述目的，本发明提出的电机，所述电机包括：

定子，具有定子轭部和沿所述定子轭部周向间隔设置的12个定子齿部，相邻两个所述定子齿部之间限定出一定子槽；每一所述定子齿部具有朝向所述电机中心设置的弧端面，以及，

转子，具有8个铁氧永磁体；

其中，每一所述定子槽具有朝向所述转子的槽口，每一所述槽口的宽度为第一宽度，各所述第一宽度之和与各所述定子齿部的弧端面所在圆的周长之比不小于0.14，且不大于0.2。

可选地，每一所述定子齿部包括齿身以及沿所述定子周向相对设于所述齿身的两个齿靴；

相邻两所述齿身之间具有相对设置的第一齿靴和第二齿靴，所述第一齿靴和所述第二齿靴限定出对应定子槽的槽口，所述第一齿靴和所述第二齿靴之间的最小相对位置距离为第一宽度。

可选地，所述定子轭部的外周沿具有相对的两第一侧边和相对的两第二侧边，两所述第一侧边之间的最大相对位置距离为第一距离，两所述第二侧边之间的最大相对位置距离为第二距离，所述第一距离等于第二距离。

可选地，所述定子齿部的弧端面所在圆的直径为第一直径，所述第一直径与所述第一距离比值不小于0.64。

可选地，所述第二侧边包括第一直边段、第二直边段以及连接所述第一直边段和第二直边段的连接边段，所述第二直边段和连接边段的数量均为两个，所述第一直边段的两端各自通过一所述连接边段与一所述第二直边段连接；

两所述第二侧边的第二直边段之间的相对位置距离小于两所述第二侧边的第一直边段之间的相对位置距离。

可选地，所述连接边段呈直边设置。

可选地，所述定子轭部的内周沿所在圆的直径为第二直径，所述第二直径与所述第一距离比值不小于0.9。

可选地，所述定子与所述转子之间具有气隙，所述气隙的宽度小于0.5mm。

本发明还提出一种压缩机，所述压缩机包括如上述的电机。

本发明还提出一种制冷设备，所述制冷设备包括如上述的电机；

或者，包括如上述的压缩机。

本发明技术方案通过采用具有12个定子齿部的定子和具有8个永磁体的转子，且使相邻两个定子齿部之间限定出一定子槽，每一定子齿部具有朝向电机中心设置的弧端面，其中，每一定子槽具有朝向转子的槽口，每一槽口的宽度为第一宽度，各第一宽度之和与各定子齿部的弧端面所在圆的周长之比不小于0.14，且不大于0.2。本发明技术方案通过在中小容积制冷设备中采用12槽8极的电机结构，并将各槽口的宽度之和与所在圆的圆周的比例限定为不小于0.14，且不大于0.2，使得各弧端面与转子之间的气隙、各槽口总宽度与圆周的比例均处于合理范围，可显著降低各槽口的齿槽转矩和电机工作时产生的噪声。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明电机一实施例中定子的结构示意图；

图2为本发明电机另一实施例的结构示意图；

图3为本发明电机又一实施例中定子冲片通过切割成型的排样图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	定子	B	第一宽度
110	定子轭部	D1	第一直径
				111	第一侧边	D2	第二直径
112	第二侧边	200	转子
				1121	第一直边段	210	铁氧永磁体
1122	第二直边段	300	气隙
				1123	连接边段	A1	第一齿靴
120	定子齿部	A2	第二齿靴
				121	齿身	S1	第一距离
122	齿靴	S2	第二距离
				120	定子槽	L1	第一中线
130	弧端面

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种电机。

目前，中小容积的冰箱冰柜等制冷设备中的压缩机通常采用6槽电机或9槽电机来实现制冷功能，而随着对于制冷设备能要求的提高，中小容积的制冷设备需要从定速控制转变为变频控制，但6槽电机或9槽电机的电机结构并不适合变频控制，在变频控制时会产生过大的噪音。对于中小容积此类多放于室内的制冷设备而言，噪音水平是影响使用舒适度的重要指标，过大的噪音十分影响用户的使用舒适度，因此如何降低中小容积的制冷设备产生的噪音以适用于变频控制，是当前所急带解决的问题。

针对上述问题，参照图1至图3，在本发明一实施例中，所述电机包括：

定子100，具有定子轭部110和沿所述定子轭部110周向间隔设置的12个定子齿部120，相邻两个所述定子齿部120之间限定出一定子槽120；每一所述定子齿部120具有朝向所述电机中心设置的弧端面130，以及，

转子200，具有8个铁氧永磁体210；

其中，每一所述定子槽120具有朝向所述转子200的槽口，每一所述槽口的宽度为第一宽度B，各所述第一宽度B之和与各所述定子齿部120的弧端面130所在圆的周长之比不小于0.14，且不大于0.2。

本实施例中，定子100，又称定子铁芯，可由多个定子冲片轴向叠压形成。定子100可包括定子轭部110和多个定子齿部120；其中，多个定子齿部120可均匀间隔设于定子轭部110上，并可分别朝向定子100中心或者转子200设置，每一定子齿部120朝向转子200的端面可为弧端面130，以改善定、转子200之间的气隙300，进而以降低电机噪声。此外，任意相邻两定子齿部120可与定子轭部110合围形成一具有开口朝向定子100中心的定子槽120，也即定子齿部120的数量与定子槽120的数量相同。每一定子齿部120可被绕制有预设匝数的电磁线，以构成一线圈绕组，电磁线用于在通入交流电流时使得所绕定子齿部120形成相应的磁极，进而以产生转矩驱动转子200转动。

转子200，又称转子铁芯，可由多个转子冲片轴向叠压形成。每一转子冲片可具有8个永磁体210安装孔，8个永磁体210安装孔可均匀间隔设置，各转子冲片上的永磁体210安装孔可在叠压形成转子200时，对应连通以形成永磁体安装槽，以供永磁体210安装放置。本实施例中，永磁体210为铁氧永磁体210，可降低设计成本，并减小剩磁和气隙磁密，而在其他实施例中，永磁体210还可采用合金永磁体210来实现。可以理解的是，永磁体210的形状需要与永磁体安装槽的形状相匹配，且一个永磁体安装槽中安装放置的永磁体210即为一极，而现有中小容积的制冷设备中压缩机的电机通常为6槽4极或者9槽6极电机，其槽极比的最小公倍数分别为12或者18，而申请技术方案通过采用12槽8极的电机结构，槽极比的最小公倍数可达24，可有效增大电机的齿槽转矩的基波频率，而由频谱函数特性可以知道，齿槽转矩基波频率的增加会导致基波幅值减小，因此可有效减小电机运行中齿槽转矩所带来的噪声。

在实际应用中，齿槽转矩实际是由定子槽120和永磁体210相互作用产生的，具体是由定子槽120的槽口引起气隙300处磁导变化，即槽口的宽度会对齿槽转矩产生影响。由于12槽8极的电机结构具有12个定子槽120，12个定子齿部120的弧端面130可与现有电机设计一样处于同一圆周上，而随着定子槽120数的增多，如采用现有6槽4极或者9槽6极电机的弧端面130圆周设计，会使得各槽口的总宽度占弧端面130所在圆周的比例过大，进而导致槽口带来的齿槽转矩以及电机运行时的噪声过大，因此如何在中小容积制冷设备中采用12槽8极的电机结构，并同时减小槽口带来的齿槽转矩，成了当前行业的难点。

本技术方案通过将弧端面130所在圆的半径进行增大，以使该圆的周长增加，进而可使各槽口的总宽度占弧端面130所在圆周的比例降低，并通过将各槽口的宽度之和与所在圆的圆周的比例的下限限定为大于等于0.14，且将比值的上限限定为不大于0.2；换而言之，如各槽口的宽度为B，弧端面130所在圆的直径为D1，上述限定可表示为0.14≤12*B/Π*D1≤0.2。如此，可在中小容积制冷设备中采用12槽8极的电机结构时，使得各弧端面130与转子200之间的气隙300、各槽口总宽度与圆周的比例均处于合理范围，经实际验证表明，采用本申请比例关系的电机结构可显著降低各槽口的齿槽转矩和工作时产生的噪声。此外，各槽口的宽度可根据实际需要采用等宽设置或者不等宽设置，在此不做限定。

参照图1至图3，在本发明一实施例中，每一所述定子齿部120包括齿身121以及沿所述定子100周向相对设于所述齿身121的两个齿靴122；

相邻两所述齿身121之间具有相对设置的第一齿靴A1和第二齿靴A2，所述第一齿靴A1和所述第二齿靴A2限定出对应定子槽120的槽口，所述第一齿靴A1和所述第二齿靴A2之间的最小相对位置距离为第一宽度B。

本实施例中，齿身121的第一端可与定子轭部110连接，其第二端可朝向转子200中心延伸设置。两个齿槽可分设于齿身121第二端的相对两侧，以使齿靴122的部分外端面和可与齿身121第二端的端面共同构成所在定子齿部120的弧端面130；其中，齿靴122可呈靴状，每一齿靴122的宽度可自与齿身121接连的一端向背离齿身121的另一端逐渐减小，因而任意两相邻齿身121之间具有相对的两齿靴122，其中一个即为第一齿靴A1，另一个即为第二齿靴A2。换而言之，本申请定子100中具有12个第一齿靴A112个第二齿靴A2。如此，本申请通过将第一齿靴A1和第二齿靴A2之间的最小相对位置距离设为槽口宽度，可在降低噪声的基础上，利用齿靴122减少磁阻并增加定子100磁通量。

参照图1至图3，在本发明一实施例中，所述定子轭部110的外周沿具有相对的两第一侧边111和相对的两第二侧边112，两所述第一侧边111之间的最大相对位置距离为第一距离S1，两所述第二侧边112之间的最大相对位置距离为第二距离S2，所述第一距离S1等于第二距离S2。

通常定子轭部110呈圆形，且定子冲片通常通过冲压成型，由于定子冲片外形的限制，在冲压过程中定子冲片的排样距离较大，且相邻定子冲片之间存在过多材料未被利用，使得材料浪费较为严重，增加了材料成本，进而导致电机和制冷设备的生产成本提高。为解决上述问题，本技术方案中定子轭部110的外周沿具有相对的两第一侧边111和相对的两第二侧边112，且两第一侧边111之间的最大相对位置距离和两第二侧边112之间的最大相对位置距离相等，如此，以使本实施例的定子100的形状大致呈“正方形”，可有效避免因定子轭部110宽度相差较大而导致的定子100局部磁密不均，有利于提高电机变频控制的稳定性并降低电机工作时产生的噪声。

此外，由于定子100可由采用相同形状的定子冲片叠压而成，而呈“正方形”的定子冲片相较于目前圆形的定子冲片而言，无论是通过冲压成型，还是激光切割或者水刀切割，在对定子冲片进行排样时，每相邻的两个定子冲片之间的空隙少，可以提高材料的利用率，减少了材料的浪费，从而降低了材料成本，进而降低了电机的生产成本。

参照图1至图3，在本发明一实施例中，所述定子齿部120的弧端面130所在圆的直径为第一直径D1，所述第一直径D1与所述第一距离S1比值不小于0.64。

本实施例中，由于转子200为8极设计，即存在8个永磁体210间隙，会使得漏磁加大以及气隙磁密降低。为解决上述问题，转子200外径需要相应增大，以使8个铁氧永磁体210可在转子200中分布得更为均匀，如此，弧端面130所在圆的圆周也需要对应增大来满足转子200外径的需求。可以理解的是，当弧端面130所在圆的圆周增大时，定子轭部110也需要相应增大，本技术方案通过将弧端面130所在圆的直径与“正方形”定子100的第一距离S1/第二距离S2的比值限定为大于或等于0.64；换而言之，如第一距离S1/第二距离S2为A，弧端面130所在圆的直径为D1，上述限定可表示为D1/A≥0.64。如此，使得弧端面130所在圆所形成的转子200孔可与外径增大后的转子200相匹配，有利于增大气隙磁密。

参照图1至图3，在本发明一实施例中，所述第二侧边112包括第一直边段1121、第二直边段1122以及连接所述第一直边段1121和第二直边段1122的连接边段1123，所述第二直边段1122和连接边段1123的数量均为两个，所述第一直边段1121的两端各自通过一所述连接边段1123与一所述第二直边段1122连接；

两所述第二侧边112的第二直边段1122之间的相对位置距离小于两所述第二侧边112的第一直边段1121之间的相对位置距离。

本实施例中，定子100具有经过定子100中心的水平方向的中线和经过定子100中心的竖直方向的中线，在此定义前者为第一中线L1，定义后者为第二中线。其中，两第二侧边112的两第一直边段1121可相对于定子冲片的第一中线L1对称设置，即两第二侧板的两第二直边段1122位于定子冲片的第二中线的同一侧，如图3所示；两第二侧边112的两第二直边段1122还可关于定子100中心呈中心对称设置，即两第二侧边1121的两第二直边段1122分别对应位于定子冲片的第二中线的两侧。

此外，为了同时保证定子轭部110的宽度的均匀性，两第二直边段1122的长度相等，两连接边段1123的长度相等，即每一第二侧边112的两第二直边段1122和两连接边段1123关于第二中线对称设置，第一直边段1121的长度可等于两倍第二直边段1122的长度加一预设长度，预设长度可选取为1.5mm，且将两第二侧边112中对应的第二直边段1122之间的相对位置距离设置为小于两第二侧边112中第一直边段1121之间的相对位置距离，换而言之，即使第一直边端相较于所在第一侧边111上的第二直边段1122为凸出设置。如此，当通过激光切割或者水刀切割形成定子冲片时，每相邻三个定子冲片可以“共边”排布，如图3所示，沿第二中线的方向(图中竖直方向)，位于上方的一个定子冲片的两连接边段1123分别与位于下方的两个定子冲片各自对应的连接边段1123重合，如此，相比于现有技术，消除了每相邻两个定子冲片之间的间隙，减少了材料浪费，从而提高了材料的利用率，降低了材料成本。

参照图1至图3，在本发明一实施例中，所述连接边段1123呈直边设置。

本实施例中，通过将连接边段1123呈直边设置，一方面，当切割形成定子冲片时，可以保证相邻的定子冲片“共边”排布，以提高材料的利用率；一方面，当定子冲片通过冲压成型时，可以减小相邻定子冲片的排布间距，提高材料的利用率。当然，在其他实施例中，本领域技术人员还可采用例如：凹凸结构、波浪形结构或者锯齿形结构等拼接结构，来提高材料利用率，在此不做赘述。

参照图1至图3，在本发明一实施例中，所述定子轭部110的内周沿所在圆的直径为第二直径D2，所述第二直径D2与所述第一距离S1比值不小于0.9。

可以理解的是，由于弧端面130所在圆的圆周在增大的同时，会使得定子槽120的面积发生减小，具体体现为在定子槽120在转子200径向方向上的槽深减少，若要维持定子槽120的面积不变或者减小较少，则需要增加第一距离S1和第二距离S2，如此以导致定子100体积较大，不利于电机的小型化设计。本实施例中，定子轭部110具有朝向电机中心，且与各齿身121第一端连接的内周沿，内周沿呈圆形，而内周沿所在圆的直径，即第二直径D2与定子槽120的深度呈正比关系。本申请技术方案通过将第二直径D2与第一距离S1比值限定为大于等于0.9，换而言之，如第二直径D2为D2，上述限定可表示为D2/A≥0.64。如此，使得各定子槽120可具有足够的槽深来形成合适的面积，无需增加第一距离S1和第二距离S2，有利于电机的小型化设计。

参照图1至图3，在本发明一实施例中，所述定子100与所述转子200之间具有气隙300，所述气隙300的宽度小于0.5mm。

所述定子齿部120的第二端与所述转子200外周沿的相对距离小于0.5mm。

在实际应用，定子100和转子200之间存在气隙300，即每一定子齿部120的弧端面130与转子200外周沿之间的空间，气隙300处谐波含量丰富，较易引起电磁激振力共振，从而产生较大噪音，影响用户体验。气隙300的宽度方向可对应转子200的径向设置，如若气隙300的宽度过宽，电机的反电势反而下降，不利于电机的变频控制，且还会导致磁阻增大，励磁电流增大，致使电机的功率因数降低。可以理解的是，当气隙300为不等宽气隙300时，本说明书记载的气隙300宽度为气隙300的最小宽度。本发明技术方案通过将气隙300宽度限定为小于0.5mm，虽然宽度较窄的气隙300会带来噪音的恶化，但与所采用的12槽8极的电机结构相结合，可提高电磁激振力的阶次，进而减少了电磁激振力对电机噪音的恶化，极大的提高了中小容积制冷设备在室内使用过程中的舒适性。还可以理解的是，本发明技术方案限定了气隙300宽度的上限取值，而其下限取值则由定子100和转子200之间的转动空间裕量来进行确定即可，在此不做限定。

本发明还提出一种压缩机，该压缩机包括如上述的电机，该电机的具体结构参照上述实施例，由于本压缩机采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，压缩机可包括转轴、压缩室以及位于压缩室的活塞组件，转轴的两端可分别与活塞组件和电机转子200的传动连接，以使电机转子200在转动时，可通过转轴驱动活塞组件在压缩室中进行往返复式压缩，进而实现将压缩室接入的低温低压物质压缩为高温高压后排出。

本发明还提出一种制冷设备，该制冷设备包括如上述的电机，该电机的具体结构参照上述实施例，由于本制冷设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。或者，该制冷设备包括如上述的压缩机，压缩机的具体结构可参照上述实施例，在此同样不做赘述。其中，制冷设备可为冰柜、冰箱或者空调。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电机，其特征在于，所述电机包括：

定子，具有定子轭部和沿所述定子轭部周向间隔设置的12个定子齿部，相邻两个所述定子齿部之间限定出一定子槽；每一所述定子齿部具有朝向所述电机中心设置的弧端面，以及，

转子，具有8个铁氧永磁体；

其中，每一所述定子槽具有朝向所述转子的槽口，每一所述槽口的宽度为第一宽度，各所述第一宽度之和与各所述定子齿部的弧端面所在圆的周长之比不小于0.14，且不大于0.2。

2.如权利要求1所述的电机，其特征在于，每一所述定子齿部包括齿身以及沿所述定子周向相对设于所述齿身的两个齿靴；

相邻两所述齿身之间具有相对设置的第一齿靴和第二齿靴，所述第一齿靴和所述第二齿靴限定出对应定子槽的槽口，所述第一齿靴和所述第二齿靴之间的最小相对位置距离为第一宽度。

3.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述定子轭部的外周沿具有相对的两第一侧边和相对的两第二侧边，两所述第一侧边之间的最大相对位置距离为第一距离，两所述第二侧边之间的最大相对位置距离为第二距离，所述第一距离等于第二距离。

4.如权利要求3所述的电机，其特征在于，所述定子齿部的弧端面所在圆的直径为第一直径，所述第一直径与所述第一距离比值不小于0.64。

5.如权利要求3所述的电机，其特征在于，所述第二侧边包括第一直边段、第二直边段以及连接所述第一直边段和第二直边段的连接边段，所述第二直边段和连接边段的数量均为两个，所述第一直边段的两端各自通过一所述连接边段与一所述第二直边段连接；

两所述第二侧边的第二直边段之间的相对位置距离小于两所述第二侧边的第一直边段之间的相对位置距离。

6.如权利要求5所述的电机，其特征在于，所述连接边段呈直边设置。

7.如权利要求3所述的电机，其特征在于，所述定子轭部的内周沿所在圆的直径为第二直径，所述第二直径与所述第一距离比值不小于0.9。

8.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述定子与所述转子之间具有气隙，所述气隙的宽度小于0.5mm。

9.一种压缩机，其特征在于，所述压缩机包括如权利要求1-8任意一项所述的电机。

10.一种制冷设备，其特征在于，所述制冷设备包括如权利要求1-8任意一项所述的电机；

或者，所述制冷设备包括如权利要求9所述的压缩机。

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